Automatisation et supervision d une central traitement d air

(1)

République Algérienne Démocratique etPopulaire

Ministère de L’EnseignementSupérieur et de laRecherche Scientifique UniversitéMouloudMammeri DeTizi-Ouzou

Faculté DeGénieElectrique Et D’informatique DEPARTEMENT D’automatique

Mémoire de Fin d’Etude De MASTER ACADEMIQUE

Spécialité : commande des systèmes

Présenté par Kenza Lefgoum

Mémoire dirigé parMm.Yousfi.s

Thème

Automatisation et supervision d’une central traitement d’air

Mémoire soutenu publiquement le 28 septembre 2017 devant le jury composé de :

Mem Nait abdessellem.A Mem Cheballah.F

Mem Kharaze.K

(2)

Je remercie Dieu Le Tout Puissant, Le Tout Clément, Le Tout Miséricordieux pour tout ce qu’il nous a donné, surtout : la foi et la persévérance qui nous ont permis d’accomplir ce travail jusqu'à sa finalité, nos très chers parents et la présence des personnes qui nous ont été d’un soutien indéfectible.

Je voudrais remercier ma très cher promotrice Mm YOUSFI qui m’apporté une aide très précieuse durant notre projet chez SAIDAL, et qui a mis à notre disposition les moyens qui nous ont été utiles pour terminer ce projet.

je voudrions également présenter mon sincères remerciements à notre très cher co- promoteur Mr YOUNIS pour son aide, son orientation, sa disponibilité, son temps précieux, son accueil, et surtout pour l’intérêt qu’il a accordé envers ce modeste travail.

Je tiens à remercier tout le personnel de SAIDAL pour nous avoir accueillis au sein de leur usine de production pharmaceutique.

Je tiens également à exprimer mon reconnaissance aux membres du jury pour l'honneur qu'ils nous font en acceptant de juger ce modeste travail.

Je remercie également tous les enseignants qui ont contribué à notre formation durant notre cursus universitaire.

Enfin, je tiens à remercier l’ensemble des personnes qui ont participé de près ou de loin à la réalisation de ce projet.

(3)

Dédicace

À la mémoire de mon défunt père.

À la plus belle créature que dieu à créer sur terre…………

Àcette source de tendresses ; de patience et de générosité……..

À ma mère.

À mon ma mari adoré qui a toujours était à mes cotès.

à mon choux fils :Nazim

Àma source de mon parcours, monfrèrenacereddine .

À toutes mes adorables s œ urs : souhila et nessrine Amina

Àmes beaux parents et belle s œ urs et beau

frère :moussa , malika , lili , amel ,kassia , Fahima , hamza

Le grand respect pour mon ancle et sa femme, sa petite famille.

À tous mes amis : thizir, lila, sabrina

Surtout mes grand parents et oncles : yahia

samir azzedine yassine chère tente.

(4)

Liste des figures

Figure1.1:Siege de la société schneider ...2

Figure I-2: Photo de l’usine de SAIDAL d’El Harrach. ...4

Figure I-3: Schéma global de l’usine de SAIDAL d’El-Harrach... 4

Figure I-4: Schéma montrant les relations entre les CTA...5

Figure I-5: Schéma synoptique montrant la relation entre la CTA primaire et les CTA secondaires ...6

Figure I-6: Différentes étapes du processus de traitement d'air (CTA primaire) ...6

Figure I-7: Schéma montrant l’échange thermique entre l’air neuf et l’air extrait. ...7

Figure I-8: Radiateur permettant de contrôler la température de l’air. ...8

Figure I-9: Photo montrant une des machines utilisées dans les salles de production...9

Figure I-10: Photo montrant les fentes d’aération et de récupération d’air. ...9

Figure II.1 :image réel de CTA...12

Figure II.2 :Détails d'une centrale de traitement d'air, simple flux...13

Figure II-3: CTA DOUBLE FLUX ...13

Figure II-4: Volets de registres de la CTA...15

Figure II-5: Montages de la régulation de température par débit ...16

Figure II-6: Schéma de la régulation de l’humidité ...17

Figure II-7: Moteur hélicoïdal ...18

Figure II.8 :la photo réelle de variateur ...18

Figure II-9: Sonde de température Schneider STR100...18

Figure II-10: Sonde de température Schneider STD100...19

FigureII-11: Sonde de température et d'humidité Schneider SHD100-T...19

FigureII-12: Sonde combinée Schneider SHR100-T ...20

Figure II-13: Sonde de pression différentielle Schneider SPD310. ...20

Figure II-14: Pressostat différentiel Schneider SPD910 ...20

Figure II-15: Servomoteur BELIMO LM24A. ...21

Figure II-16: Vanne à deux voies BELIMO NVF24 MFT ...21

Figure II-17: Vanne à trois voies Schneider MG600C ...22

Figure II-18: Variateur de vitesse Altivar ATV212HD18N4 ...22

Figure II-19: Servomoteur BELIMO LMC24A. ...23

(5)

Liste des figures

Figure III.2 :Automate programmable industriel. Type Schneider ...29

Figure III.3 :Structure interne d’un API. ...30

Figure III.4 : le schéma suivant présente une configuration de la station automate Modicon M340 avec un rack ...32

Figure III.5: racks pour automate modicom M340...33

Figure III.6: Interface utilisateur...39

Figure III.7 :Navigateur de projet ...40

Figure III.8 :Choix du processeur...41

Figure III.9 :Modules d’E/S et métiers...42

Figure III.10 :Modules de communications ...43

Figure III.11 :Choix du langage...44

Figure III.12 :Exemple d’un schéma FBD ...45

Figure III.13 :Représentation d’une section LD(avec simulation) ...46

Figure III.14 :section ld ...47

Figure III.15 :les défauts généraux de CTA ...48

Figure III.16 :défaut filtre...49

Figure III.17 :humidification ...49

Figure III.18 :durée marche variateur...49

Figure III.19 :la vanne chaude et froid ...49

Figure III.20 :organigramme de la séquence d’arrêt des CTA ...51

Figure III.21 :schéma de bloc de la régulation ...52

Figure III.22 :organigramme de l’alarme des variateurs de vitesse ...53

Figure III.23 :organigramme de l’alarme de discordance des variateurs de vitesse ...54

Figure III.24 :organigramme de l’alarme de discordance des volets ...55

Figure III.25 :organigramme de la détection de l’encrassement des filtres ...56

Figure III.26 :organigramme de la séquence d’acquittement de l’alarme...57

Figure III.27 :bloc mise à l’échelle ...58

Figure IV .1 :rôle des la supervision ...60

Figure IV .2 :développement d’un projet ...61

Figure IV .3 :création du projet sur vijeocitect ...63

Figure IV .4 :déclaration des variables sur vijeocitect...63

(6)

Figure IV .8 :historique des alarmes ...66 Figure IV.9 :point d’accée de CTA sur vijeocitect ...62

(7)

Sommaire

Introduction générale... 1

Chapitre 1 : Cadre général du projet I.Introduction... 2

I.1Présentation de l’entreprise SCHNEIDER ELECTRIQUE... 2

I.2Présentation du groupe SAIDAL... 3

I.3Description de l’usine SAIDAL d’El-Harrach ... 4

I.4Unité de gestion des batteries d’eau ... 5

1.5Unité de traitement d’air ... 5

I.6Unité de production de médicament ... 8

I.7But de travail... 10

I.8conclusion ... 10

Chapitre II : Descriptive de la CTA et instrumentation II.1introduction ... 11

II.2Généralités sur le traitement d’air (CTA) ... .11

II.2.1Définition ... 11

II.2.2Rôle d’une CTA ... 11

II.2.3Type de CTA... 13

II.3Composition de la CTA primaire et des CTA secondaire... 14

II.4Instrumentation installée à l’usine ... 18

II.4.1Capteurs... 18

(8)

III.8Bilan des entrées /sorties du processus... 24

II.9Fonctionnement de CTA (Général)... 25

III.9.1les types de fonctionnement ... 26

II.10Conclusion... 27

CHAPITRE III : solution d’automatisation CTA III.1Introduction ... 28

III.2généralité sur les systèmes automatisés... 28

III.3Automates programmables industriels ... 29

III.4Objectifs de l’automatisation... 30

III.5Architecture des API ... 30

III.6Sécurité de l’API ... 31

III.7Choix de l’automate programmable industriel ... 31

III.8Présentation de l’API... 33

III.8.1Définition... 33

III.8.2Tableaudesrepéres ... 34

III.8.3Représentationdesracks ... 34

III.8.4L’unité centrale cpu BMXP342020/20302... 35

III.8.5Lemoduled'alimentation ... 36

III.9Modules d'entrée/sorties analogique... 36

(9)

III.10Logiciel ... 38

III.11Unitypro... 39

III.11.1Le logiciel UnityPro ... 39

III.11.2Interface utilisateur ... 39

III.11.3Navigateur de projet ... 40

III.12Configuration matérielle... 41

III.13Choix du langage de programmation... 44

III.14 Programmation de CTA... 47

III.15Organigramme de la séquence de démarrage et d’arrêt des CTA ... 50

III.16.Régulation... 53

III.16.1Organigrammes de la gestion des alarmes ... 53

III.16.Mise à l'échelle ... 58

III.17Conclusion ... 58

CHAPITRE IV : Application de supervision IV .1 Introduction... 59

IV.2Généralités ... 59

IV.3Présentation du logiciel vijeo citect ... 60

IV.4Principaux outils de vijeo citect ... 60

IV.5Développement d’un projet ... 61

IV.6Création de l’application de supervision ... 62

IV.7Conclusion ... 67

(10)

humains .C’est un domaine important dans la vie quotidienne des individus. Ces produits pharmaceutiques sont soit à base de plantes, soit à base d’éléments artificiels produits dans des laboratoires.

Dans ce contexte, la production pharmaceutique dans les laboratoires est une tâche très délicate, il suffit d’une simple variation de température pour que la production entre dans un état défectueux. Il est donc primordial de garder les salles de production et les laboratoires à une température et une humidité fixe, sans quoi la production serait un échec. C’est pour cette raison que plusieurs exigences de qualité sont imposées dans ce domaine .La température et l’humidité des locaux de production et des laboratoires sont régulées par des centrales de traitement d’air.

En Algérie, le groupe SAIDAL est un des leaders dans le domaine de la production pharmaceutique, et dispose de plusieurs unités de production à travers le pays. Parmi ses usines, il y a l’usine de production pharmaceutique d’El-Harrach, à Zmirli, où nous avons eu l’opportunité de travailler ce projet de fin d’étude.

Notre travail consiste à développer un programme qui permettra de gérer les centrales de traitement d’air (CTA) à travers un automate programmable industriel (API), puis à mettre au point un système de supervision, sachant que l’usine n’est pas encore en état de service, et qu’elle dispose de sa propre installation hardware.

Nous avons répartis notre mémoire en plusieurs chapitres, chacun de ces chapitres traite une étape capitale de notre travail. Les chapitres sont organisés comme suit :

 Le chapitre I : décrit une présentation de l’usine de production pharmaceutique de SAIDAL, ainsi que des généralités sur le traitement de l’air.

 Le chapitre II : décrit le fonctionnement en détail des centrales de traitement d’air, et présente l’instrumentation installée à l’usine.

 Le chapitre III : présente la configuration des automates utilisés par l’usine, puis nous avons proposé une alternative plus fiable.

 Le chapitre IV : aborde le système de supervision mis en place, et qui permettra

(11)

Chapitre 1 Présentation du processus de traitement d’air I. INTRODUCTION :

La production pharmaceutique est l’un des domaines les plus exigeants en matière de qualité et de conformité, ceci s’applique également à l’air, où sont situés les locaux de production pharmaceutique. Le traitement d’air passe par de nombreuses étapes dans une centrale de traitement d’air (CTA)avant d’être soufflé vers sa destination à travers des conduites d’air.

Dans ce contexte, nous présenterons dans ce chapitre le processus de traitement d’air, utilisé par l’usine de SAIDAL.

I.1 Présentation de l’entreprise SCHNEIDER ELECTRIQUE:

SCHNEIDER ELECTRIQUEest une entreprise internationale, innovante et fabricantd’acier au 19ème siècle, à la distribution électrique et aux automatismes au 20ème, jusqu’à la gestion de l’énergie aujourd’hui, Schneider Electric a toujours été un acteur des transformations de son industrie, avec un état d’esprit international, innovant et responsable.

Les activités de SCHNEIDER ELECTRIQUEsont basées sur la distribution électrique, automatismes et contrôles industriels, énergie sécurisée, automatismes du bâtiment. Ces produits sont destinés au marché énergie et infrastructures, bâtiment, résidentiel, industrie, centres de données et réseaux.

Son Siégé internationale se trouve en France 35 rue Joseph-Monier, 92500 Rueil- Malmaison.

Son siège national (Algérie) se trouve à la Route d'Ouled Fayet N°2Bis 16320 Delly Ibrahim Alger. [1]

(12)

I.2Présentation du groupe SAIDAL

Le groupe SAIDAL est une société algérienne fondée en 1982, spécialisé dans l’industrie pharmaceutique, son premier but est de réduire la facture d’importation des médicaments et parce qu’il y va de l’autonomie de l’Algérie en matière de santé.

SAIDAL est une Société par actions, au capital de 2 500 000 000 dinars algériens, 80 % du capital du Groupe SAIDAL sont détenus par l’Etat et les 20 % restants ont été cédés en 1999 par le biais de la bourse à des investisseurs institutionnels et à des personnes physiques.Organisé en Groupe industriel, SAIDAL a pour mission de développer, de produire et de commercialiser des produits pharmaceutiques à usage humain.

Le Groupe SAIDAL a procédé en janvier 2014 à la fusion, par voie d’absorption, des filiales ANTIBIOTICAL, PHARMAL et BIOTIC. Cette décision approuvée par ses organes sociaux a donné lieu à une nouvelle organisation. Le groupe SAIDAL compte six sites de production situés à Alger, Médéa, Constantine, Cherchell, Batna et Annaba.Ces usines totalisent une production moyenne annuelle de 140 millions d'unités vente.Le groupe SAIDAL dispose également de trois centres de distribution à Alger, Oran et Batna.

(13)

Chapitre 1 Présentation du processus de traitement d’air Nous avons eu l’opportunité de travailler notre projet dans le site de production d’El Harrach, à Zmirli. Nous tenons à préciser que l’usine n’est pas encore fonctionnelle, à l’heure où nous rédigeons ce mémoire

Figure I-2: Photo de l’usine de SAIDAL d’El Harrach.

I.3Description de l’usine SAIDALd’El-Harrach

L’usine SAIDAL d’El-Harrach se compose de deux étages : au rez-de chaussée se trouve les laboratoires et les salles de production. Au premier étage, se trouve les équipements techniques chargés de traiter l’air, dont les CTA, les pompes, le PC de supervision … etc. Le processus de traitement de l’air nécessite des batteries d’eau chaude, des batteries d’eau froide et des batteries de vapeur d’eau, qui sont disponibles dans une autre partie de l’usine.

(14)

Notre projet se limite uniquement au traitement de l’air. La gestion des batteries d’eau fait partie d’un autre processus que nous n’allons pas aborder en détail dans ce mémoire.

I.1.1 Unité de gestion des batteries d’eau

La gestion des batteries d’eau est un processus à part, il est indispensable car il alimente les radiateurs des CTA en eau chaude et en eau froide, en utilisant une chaudière et un groupe d’eau glacée respectivement .Les CTA primaires disposent d’un humidificateur, qui est alimenté par une batterie de vapeur d’eau. Les batteries d’eau sont paramétrées comme suit :

 Eau chaude: l’eau est fournie aux CTA avec une température de 60°C, cette batterie est utilisée par la CTA primaire et par le chauffage terminal.

 Eau froide: l’eau est fournie aux CTA avec une température de 9 °C, utilisée par la CTA primaire et les CTA secondaires.

 Vapeur d’eau: l’eau est transformée à l’état vapeur, et alimente les humidificateurs des CTA primaire.

I.5Unité de traitement d’air

L’usine SAIDAL dispose d’une douzaine de CTA, reliées entre-elles comme suit :

Figure I-4: Schéma montrant les relations entre les CTA

Dans notre projet, nous nous intéressons uniquement à la CTA20, et à la CTA07.

CTA Primaire CTA Secondaire Légende :

Notre Processus

(15)

Chapitre 1 Présentation du processus de traitement d’air Le processus de traitement d’air passe par plusieurs stades, tel que montré par la Figure I-5

L’air passe par de nombreuses étapes avant d’arriver aux locaux :

 Air neuf: air aspiré de l'extérieur, cet air alimente les CTA de traitement primaire.

 Air prétraité: cet air est aspiré par les CTA secondaires, après avoir subi un prétraitement par les CTA primaires.

 Air traité: cet air est conditionné selon les consignes, il est soufflé vers les locaux.

 Air repris: l’air usé des locaux est extrait pour être recyclé ou expulsé.

 Air recyclé: une partie de l'air repris des locaux est réinjectée dans les CTA secondaire set mélangé avec l'air prétraité, afin d’économiser de l’énergie.

 Air expulsé: une partie de l’air repris est expulsée vers l’extérieur.

A.Traitement primaire (CTA20)

L'air arrive en premier lieu dans la CTA20 pour subir un traitement primaire. Les étapes de ce traitement sont montrées par la Figure I-6:

Figure I-5: Schéma synoptique montrant la relation entre la CTA primaire et les CTA secondaires.

Air repris Air expulsé

Air recyclé Air repris

(16)

Figure I-6: Différentes étapes du processus de traitement d'air (CTA primaire)

 Filtrage:l’air neuf passe par des filtres passifs afin de dégager l'air de la poussière et des diverses particules nuisibles. Une CTA possède au moins deux filtres, qui doivent être remplacés chaque 6 mois, à cause de l’encrassement de la poussière. La détection de l’encrassement des filtres est possible grâce à un pressostat différentiel.

 Récupération thermique: l’air expulsé possède une quantité d'énergie pouvant être récupérée simplement par échange thermique avec l’air neuf. L'échange se fait à l’intérieur d'un échangeur de chaleur en croisant les conduites d'air de ces deux derniers. Cette méthode permet une récupération

D’énergie importante. Les deux types d’air ne sont pas mélangés, mais passent par des conduites adjacentes afin de favoriser l’échange thermique. Le schéma ci-dessous explique ce phénomène.

Figure I-7: Schéma montrant l’échange thermique entre l’air neuf et l’air extrait.

 Chauffage / Refroidissement: L’eau pénètre à l’intérieur du radiateur, passe par la tuyauterie en forme de serpentin, puis sort d’un autre côté. Lorsque l’air soufflé passe

Air repris

Air expulsé

(17)

Chapitre 1 Présentation du processus de traitement d’air la température de l’air. La consigne de la température des CTA primaires est maintenue à 14°C.

FigureI-8: Radiateur permettant de contrôler la température de l’air.

 Humidification:L’hygrométrie (ou le taux d'humidité de l'air) est régulée par l'injection de la vapeur d'eau dans les conduites d'air. La relation entre l'injection de la vapeur d’eau et le

Taux d'humidité est proportionnel. La vapeur d’eau provient du bloc de vapeur d’eau. La consigne du taux d’humidité des CTA primaires est fixée à 80% Rh (humidité relative).

I.6-Unité de production de médicament

Bien que cette partie ne soit pas incluse dans notre projet, nous avons tout de même visité les lieux de production de SAIDAL.

Entrée de l’eau

Passage de l’air

Sortie de l’eau

(18)

Figure I-: Photo montrant une des machines utilisées dans les salles de production.

Dans toutes les salles de production, il y a des fentes d’aération où arrive l’air traité par les CTA. Des fentes de récupération sont également présentes afin de permettre l’extraction de l’air. La figure I-8 montre une photo prise dans un local où les deux types de fentes sont visibles.

Fentes d’aération

Fente de recupération

(19)

Chapitre 1 Présentation du processus de traitement d’air I.7-But du travail

L’usine SAIDAL dispose d’une nouvelle l’installation hardware (capteurs, actionneurs et automates) pour l’automatisation des CTA. Les armoires contiennent les automates avec leurs modules, mais aucun programme n’a encore été implémenté. La tâche de la programmation ainsi que la supervision nous ont été confiées.

Lors de nos visites sur site, nous avons eu l’opportunité de discuter avec le personnel, avec lequel nous avons profité pour poser des questions. Nous avons également travaillé sur le matériel réel, en implémentant directement nos programmes d’automatisation des CTA, après avoir simulé nos programmes. Cependant, nous avons constaté que pour améliorer les performances des CTA, certaines modifications doivent être apportées à l’installation hardware.

I.8-Conclusion

A travers ce premier chapitre nous avons présenté l’usine SAIDAL avec ses différentes unités, ainsi que le processus de traitement d’air, qui est à la base de notre projet.

Dans le prochain chapitre, nous présenterons l’instrumentation utilisée par l’usine, en plus de notre instrumentation proposée, afin de pallier aux problèmes que nous avons constatés.

(20)

II.1Introduction :

Dans le but d’automatiser et d’assurer le bon fonctionnement des centrales de traitement d’air (CTA) de SAIDAL d’El-Harrach, nous proposons dans ce chapitre une description des différents composants des CTA, ainsi que l’instrumentation utilisée par l’usine, puis nous proposerons notre propre instrumentation en se basant sur les exigences du processus, et sur la disponibilité sur le marché.

II.2Généralités sur le traitement d’air (CTA) : II.2.1 Définition :

La CTA se définit comme un ensemble de matériels a haute technologie qui a pour but de traiter l’air entrant dans les locaux d’un bâtiment a une température voulu par l’utilisateur ainsi que la Déshumidification des locaux tertiaires ou industriels, c'est un système tout air à débit constant ou variable. La CTA donne des avantages considérables quant à son utilisation, économique et environnementale.

Une CTA est soit de type monobloc, soit elle est constituée de modules additionnés les uns aux autres, suivant la configuration matériels, modules ventilation, module batteries froides et chaudes, module filtres, etc...

II.2.2 Rôle d’une CTA

D’une manière simplifiée, le rôle d’une CTA est d’aspirer l’air de l’extérieur, le filtrer, le faire passer par des radiateurs afin de réguler sa température, puis l’expulser vers les locaux désirés.Une CTA fonctionne avec des batteries d’eau, qui alimentent les radiateurs en eau chaude ou en eau froide, selon le type de la CTA.Certaines CTA peuvent également réguler l’humidité de l’air, via des batteries de vapeur d’eau.

(21)

Chapitre II Descriptive de la CTA et instrumentation

Figure II.2 :image réel de CTA

(22)

II.2.3 Types de CTA

La CTA existe en deux catégories :

 CTA simple flux :son principe de fonctionnement est de prendre l'air extérieur, de lui faire subir un traitement (chauffer, refroidir, humidifier, purifier) et de le souffler à travers des conduites d’air vers les locaux en question.

Figure II.2 :Détails d'une centrale de traitement d'air, simple flux

 CTA double flux :en plus du fonctionnement d’une CTA simple flux, une CTA double flux reprend l'air des pièces nécessitant une extractionpuis l'expulse vers l’extérieur

(23)

II.3 Composants de la CTA primaire et des CTA secondaires

Les composants des CTA secondaires sont les mêmes que ceux de la CTA primaire.

Toutefois, les CTA primaires contiennent davantage de composants. Les éléments communs aux deux types de CTA sont :

A. Volets

Les voies d’admission d’air de la CTA sont couvertes par des volets, qui sont pilotés par des servomoteurs.Ces volets doivent absolument être ouverts lorsque les ventilateurs sont en marche. La figure montre un modèle de volts de registre.

FigureII-3 :CTA double flux.

(24)

B. Filtres

Les filtres protègent la CTA contre la poussière et les diverses particules nuisibles au fonctionnement et auxdifférents ingrédients de la production pharmaceutique.

C. Batterie d’eau chaude et d’eau froide

Une batterie d’eau chaude/froide est constituée d'un échangeur (serpentin en cuivre) alimenté en eau chaude/froide au départ d'une chaudière/groupe d'eau glacée. L'eau circule à l’intérieur d’un serpentin muni d'ailettes en aluminium afin de favoriser l'échange thermique avec l'air.

La vanne à trois voies permet de faire varier le débit d'eauchaude ou froide à l’interieur les radiateurs.Si la vanne 3 voies est complètement ouverte(bypass fermé), l'eau circule entièrement dans le radiateur. Si elle est completement fermée, l’eau ne circule que dans la chaudière. En position intermédiaire,le débit est partagé entre le radiateur et la chaudière, En position intermédiaire , le débit est partage entre le radiateur et la chaudiére , selon le degré d’ouverture de la vanne . Il s’agit d’une régulation de température par régulation de débit (voire Figure II-5)

Figure II-4 :Volets de registres de la CTA.

(25)

Figure II-5 :montage de la régulation de temperature pas débi

D.Humidificateur

Dans les salles de production pharmaceutique, l'hygrométriedoit être régulée pour plusieurs raisons. Parfois, les substances pharmaceutiques utilisées sont sensibles à l'humidité et toute variation de leur teneur en humidité modifie leur composition. Il peut en résulter un changement dimensionnel, un déséquilibre chimique ou tout simplement le dessèchement d'un élément à base d'eau.Afin de maîtriser le taux d'humidité présent dans l'air, l’humidification à vapeurest utilisée dans les CTA.

Dans un humidificateur à vapeur, l'eau est transformée en vapeur par une résistance électrique ou deux électrodes plongées dans un récipient fermé et étanche, cette vapeur est dirigée dans une veine d'air. Ce type d'humidificateur permet de bien maîtriser le pourcentage d'humidité présent dans l'air,comme l'eau est portée à ébullitions, aucune bactérie n'est présente.

Un limiteur maximal d'humidité relative de l'air soufflé limite le débit de la vapeur pulvérisé.

Une sonde de sécurité commande directement l'arrêt de l'humidificateur. La Figure II-6 illustre le processus de régulation d’humidité.

(26)

Figure II-6 :Schéma de la regulation de l’humidité

E.Boîte de mélange :Permet le mélange de l’air neuf et de l’airrepris.Les volets d’air dereprise et d’air neuf sont synchronisés à partir d’un jeu de tringlerie ou de moteurs.

F.Ventilateur de soufflage et de reprise

Un ventilateur est composé d’un moteur électrique entraînant une turbine.L’énergie cinétique fournie par le moteur électrique à la turbine permet le déplacement de l’air directement dans une pièce ou à travers une gaine.Trois catégories de ventilateurs existent :

 Les ventilateurs à basse pression. (1500 Pa < p)

 Les ventilateurs à moyenne pression. (p > 1500 Pa)

 Les ventilateurs à haute pression. (p > 10 kPa)

C’est l’élévation de la pression qui permet l’écoulement de l’air. Le moteur électrique est commandé par un variateur de vitesse. Afin de garder un débit de soufflage stable, la différence de pression mesurée par lasonde de pression est envoyée au calculateur qui commandera le variateur de vitesse pour augmenter la vitesse du moteur ou pour la diminuer selon le besoin. Dans notre processus,un ventilateur hélicoïdal à hélices est utilisé.

Les ventilateurs hélicoïdaux ou axiaux sont les plus utilisés, ces ventilateurs ont un rendement de 65%, et une pression assez faible (moins de 100 Pa ) la Figure II-7 montre un moteur relié

(27)

FigureII-7: Moteur hélicoïdal.

Figure II.8 :la photo réel de variateur II.4Instrumentation installée à l’usine

Le processus de traitement d’air requiert plusieurs types de capteurs et d’actionneurs, qui sont déjà installés sur site.

II.4.1Capteurs

A. Sonde de température (locaux)

Il est indispensable d’utiliser des capteurs afin de permettre à la

(28)

FigureII-11: Sonde de température et d'humidité Schneider SHD100-T.

d’utiliser des capteurs fournit par Schneider, dédié pour les systèmes HVAC (Heating Ventilating and Air Conditionning).

B. Sonde de température (CTA)

Cette sonde NTC est dédiée aux systèmes HVAC, elle est utilisée entre-autres dansles CTA pour permettre de réguler la température. Ses caractéristiques techniques sont les suivantes :

 Référence : Schneider STD100.

 Type de sonde : NTC 1.8k

 Plage de température : -40 °C à 130 °C

 Constante de temps : 72 secondes à 1.5 m/s

 Indice de protection : IP65

La sonde STR100 est installée dans les locaux et permet de mesurer la température, dont les caractéristiques techniques sont:

 Référence : Schneider STR100.

 Type de sonde : NTC 1.8k

 Plage de température : 0 à 50 °C

 Précision : +/- 0.35 °C

C.Sonde de température et d’humidité (CTA)

Ce capteur mesure deux grandeurs physiques: il intègre un capteur de température NTC en plus d’un capteur d’humidité. Il est placé à la sortie de la CTA. Ses caractéristiques techniques sont les suivantes:

Modèle : Schneider SHD100-T

 Alimentation : 24 VDC / 24 VAC

 Signal de sortie : 0-10V ou 4-20 mA

 Type de sonde de température : NTC 1.8 kOhm

 Plage de mesure (température) : -10°C à 60°C

 Plage de mesure (humidité) : 0-95 % Rh

Figure III.10:sonde de températureSTR100

(29)

FigureII-13: Sonde de pression différentielle Schneider SPD310.

D. Sonde de température et d’humidité (locaux)

Cette sonde mesure la température et l’humidité des locaux, elle possède les caractéristiques suivantes:

 Référence : Schneider SHR100-T

 Signal de sortie : 0-10V ou 4-20 mA

 Type de sonde de température : NTC 1.8 kOhm

 Plage de mesure (température) : -10°C à 60°C

 Plage de mesure (humidité) : 0-95 % Rh

E. Sonde de pression différentielle

La sonde de pression mesure la différence de pression entre deux points. Elle est placée à proximitédu souffleur pour réguler sa vitesse. Ses caractéristiques techniques sont:

 Modèle : Schneider SPD3

 Signal de sortie : 0-10 V

 Plage de mesure : 0-2500 Pa

 Indice de protection : IP65 F.Pressostat différentiel

Ce capteur est utilisé pour détecter l’encrassement des filtres des CTA. Il est également utilisé pour arrêter la CTA en cas de fuites d’air importantes. Il possède les caractéristiques techniques suivantes :

 Modèle : Schneider SPD910Signal de sortie : contact TOR

 Plage de mesure : 100 à 1000 Pa (réglable)

FigureII-12: Sonde combinée Schneider SHR100-T

Figure II-14 :Pressostat différentiel Schneider SPD910

(30)

FigureII-16: Vanne à deux voies BELIMO NVF24 MFT II.5Actionneurs

A.Servomoteur

Le LM24A est un servomoteur monostable, tant que son entrée est à un, il ouvre les registres des CTA, sinon il les ferme. Cet actionneur est installé à proximité des volets de registres de chaque CTA.Ces caractéristiques techniques sont :

 Référence : BELIMO LM24A

 Alimentation : 24 V

 Couple de rotation : 5 N.m

 Angle de rotation : 90 ° (ajustable)

 Temps de course : 150 secondes

 Consommation : 1.5 Watts

 Indice de protection: IP54 B.Vanne à deux voies

L’électrovanne à deux voies permet de contrôler le débit de la vapeur d’eau circulant dans l’humidificateur. Elle est utilisée pour réguler l’humidité de la CTA primaire. Les caractéristiques techniques sont les suivantes :

 Référence : BELIMO NVF24 MFT

 Alimentation : 24 VAC

 Force : 800 N

 Signal de commande : 0-10 V

 Consommation : 5.5 Watts

 Temps de course : 150s

 Indice de protection : IP54 C.Vanne à trois voies

L’électrovanne à trois voies permet de partager le débit d’eau arrivant entre deux voies de sorties. Elle est utilisée pour la régulation de température, en faisant varier le débit de l’eau froide ou de l’eau chaudecirculant à l’intérieur des radiateurs des CTA. Ses caractéristiques techniques sont:

 Référence : Schneider MG600C.

FigureII-15: Servomoteur BELIMO LM24A.

(31)

 Force : 600 N

 Signal de commande : 0-10 V

 Consommation : 4 Watts

 Indice de protection : IP54 II.6Variateurs de vitesse

A. Variateur de vitesse des CTA secondaires

Ce variateur de vitesse pilote les moteurs triphasés des ventilateurs de soufflage des CTA secondaires, en agissant sur la fréquence. Il est utilisé par les CTA02, CTA03 et la CTA08.

Ses caractéristiques techniques sont:

 Référence : Altivar ATV212HD30N4.

 Alimentation : 380 ... 480 V

 Facteur de puissance : supérieur à 99%.

 Plage de fréquence : 0.5 Hz à 100 Hz

 Puissance : 30 kW

 Température de travail : -10 °C à 50 °C

B.Variateur de vitesse de la CTA primaire

Ce variateur de vitesse est utilisé dans la CTA primaire (CTA20). Cependant, il est moins puissant (18.5 kW contre 30 kW) car la CTA20 fonctionne avec deux variateurs : un pour le soufflage et un autre pour la reprise.

Les caractéristiques techniques sont comme suit :

 Référence :Altivar ATV212HD18N4

 Alimentation : 380 ... 480 V

 Facteur de puissance : supérieur à 99%.

FigureII-17 :Vanne à trois voies Schneider MG600C

FigureII-18: Variateur de vitesse Altivar ATV212HD18N4

(32)

 Indice de protection : IP21 II.7Instrumentation proposée

Nous avons constaté lors de nos essais sur site, plusieurs problèmes de fonctionnement dans le processus. Ces problèmespeuvent être corrigés en procédant à quelques modifications. Par exemple, nous avons remarqué que les volets des registres mettent trop de temps pour finir leurs courses. C’est pour cette raison que nous proposons nos modifications dans cette partie.

Nos ne proposerons que des actionneurs, car les capteurs installés répondent parfaitement aux exigences du processus.

II.7.1 Actionneurs

Le problème majeur que nous voulons corriger est la lenteur des actionneurs installés dans l’usine de SAIDAL. En effet, si une alarme se déclenche, il est primordial que tous les actionneurs répondent le plus rapidement possible.

A.Servomoteur

Ce servomoteur est similaire au LM24A utilisé par l’usine de SAIDAL, sauf qu’il possède un temps de course plus rapide (35s contre 150s). Ces caractéristiques techniques sont:

 Modèle : BELIMO LMC24A.

 Alimentation : 24 VAC

 Signa de commande : TOR

 Couple de rotation : 5 N.m

 Angle de rotation : 90° (ajustable)

 Indice de protection : IP54 B..Vanne à trois voies

Cette électrovanne remplace l’électrovanne à trois voies Schneider MG600C utilisée dans les batteries d’eau. L’électrovanne proposée possède un temps de course deux fois plus court que celles sur cite. Cette électrovanne consomme également moins d'énergie que la vanne 3 voies installée (3.75 Watts contre 4 Watts). Les caractéristiques techniques sont :

 Référence : SIEMENS SAX61.03.



FigureII-19: Servomoteur BELIMO LMC24A.

(33)

 Force : 800 N

 Signal de commande : 0-10 V/ 4..20mA

 Consommation : 3.75Watts

II.7Bilan des entrées/sorties du processus

Nos modifications sur l’instrumentation de commande n’affectent pas le nombre d’entrées/sorties, car nos solutions sont un simple remplacement des actionneurs.

FigureII-20: Vanne à trois voies SIEMENS

SAX61.03.

(34)

Le tableau montre le bilan des entrées/sorties du processus de traitement d’air.

Type de signal Instrument Nombre

Total

(10%réserve)

Entrées TOR

 Pressostats differentials

 Fin de courses

 Entrées défauts des variations

 Etat marche des variateurs

 Bouton poussoir

 Commutateur de mise en marche des CTA

40 44

Sorties TOR

 Mise en marche variateurs

 Commande des servomoteurs

 Voyants marche des CTA

 Voyants défaut des CTA

41 45

Entrées analogiques

 Sondes de température

 Sondes d’humidité

 Sondes de pression différentielle

 Retours de vitesse des variateurs

57 62

Sorties analogiques

 Commande des variateurs

 Commande des électrovannes

 Commande des batteries terminales

26 29

Tableau II-1:Bilan des entrées/sorties du processus.

Ce bilan d’entrées/sorties sera exploité afin de proposer notre propre configurationunity pro.

II.8 Fonctionnement de CTA (général) :

Le fonctionnement de la CTA on général c’est un fonctionnement technique se traduit par la rentre de l’air neuf dans le (volet d’Air neuf) et l’air repris ce mélangeant dans la chambre de mélange (l’Air neuf avec l’Air repris) après un procède de filtration qui se déclenche, l’air filtre se transmis à une des batteries chaude ou froide tout dépend de la

(35)

Entre de l’air neuf

Figure II-21 :photo réel d’entre d’air II.8.1 Les type de fonctionnement :

Une centrale de traitement d'air (abréviation correspondante : CTA) est un organe technique ... Son principe de fonctionnement est de prendre l'air extérieur, de lui faire subir un traitement (le chauffer ou le refroidir, le purifier) et de l'insuffler. [8

A-Fonctionnement d’été :

Afin d’avoir un résultat de température recherche par l’utilisateur ,le constructeur a développé des consignes technique dans la machine citant comme exemple : pour avoir une température de l’air repris de 19< °C<30 (ambiant ) ,la température qui sera consigne sur l’afficheur est de 24°C à ce moment le volet d’air sera ouvert de 100% ,ou le l’air neuf est de 30 °C ,avec un volet ouvert de 80% pour l’air repris en passant par la vanne de batterie de refroidissement ouverts à 100%

B- Fonctionnement d’hiver :

Afin d’avoir un résultat de température recherche par l’utilisateur ,le constructeur a développé des consignes technique dans la machine citant comme exemple : pour avoir une température de l’air repris de 19 c°(ambiant ) ,la température qui sera consigne sur l’afficheur est de 20 C° à ce moment le volet d’air sera ouvert de 40% ,ou le l’air neuf est de 6 C°, avec un volet ouvert de 80% pour l’air repris en passant par la vanne de

Entre de l’air

(36)

c- Fonctionnement d’hiver, protection antigel :

Pour le fonctionnement l’Aire neuf de température est -7c⁰ et le volet il est fermé est l’aire reprise 19c⁰le volet 40% ont ouvert la vanne de échauffement a100% le soufflage (on arrête la ventilation)

d- Régulation débit d’air :

La régulation des locaux conviennent de façon idéale pour les locaux à débit d’air variable (VAV), dans lesquels il est important de respecter un bilan de débits d’air défini. Le bilan des débits d’air est, selon les exigences, positif, négatif ou neutre. Le contrôleur est programmé de manière que le débit d’air en excès soit toujours maintenu constant. Le preossta informe le variateur (augmente la fréquence).

II.9 Conclusion

Au cours de ce deuxième chapitre, nous avons présenté le dimensionnement de l’usine de SAIDAL, plus les problèmes que nous avons constatés sur site.

Nous avons également proposé la solution qui remédie à la lenteur de la commande des registres. En effet, notre servomoteur possède un temps de course de 35 secondes, contre 150 secondes pour le modèle utilisé par l’usine. De même, nous avons également proposé un modèle de vanne à trois voies plus rapide que celle installé à l‘usine.

Le chapitre suivant sera consacré à l’automate choisi par SAIDAL, ainsi que ses modules, tout en proposant notre propre configuration unitu pro . Nous présenterons également la partie software que nous avons développée.

(37)

Chapitre III programmations et automatisation d’une CTA

III.1 Introduction

L’automatisation industrielle a connu, au cours des dernières décennies, une évolution importante consécutive à la mise en œuvre de la micro-électronique et des techniques de l’informatique pour le contrôle-commande des processus industriels. Pour cela, lessystèmesd'automatisation sont omniprésents dans les systèmes industriels.Cette omniprésence a permisd'effectuer quotidiennement les tâches les plus ingrates, répétitives et dangereuses car les automatismes assurent la rapidité, la précision et la disponibilité, on peut dire donc que l'automatisme est le synonyme de productivité et de sécurité.

Dans ce chapitre nous nous intéressons à l’identification des différentes entrées/sorties et à la configuration de la plateforme d’automatisme choisi.

III.2 Généralité sur les systèmes automatisés :

Un système de production est dit automatisé lorsqu’il peut gérer de manière autonome un cycle de travail préétabli. Les systèmes automatisés utilisés dans le secteur industriel ont une structure de base identique. Ils sont constitués de trois parties reliées entre elles : [10]

● La partie opérative (PO).

● La partie commande (PC).

● La partie relation (PR).

Figure III.1: structure générale d’un système automatisé

(38)

Détaillons successivement chacun des composants qui apparaissent sur la figure ci-dessus.

a) Partie opérative :

C’est la partie visible du système, elle comporte les éléments du procédé c'est-à-dire :

● Les actionneurs.

● Les capteurs.

● Partie Commande :

Cette partie gère selon une suite logique le déroulement ordonné des opérations à réaliser. Elle reçoit des informations en provenance des capteurs de la partie opérative et les restitue en direction des pré-actionneurs et actionneurs

c)Partie supervision :

Elle regroupe les différentes commandes nécessaires au bon fonctionnement du procédé, c'est-à-dire marche/arrêt, arrêt d’urgence, marche automatique…etc. Elle permet également de visualiser les différents états du système à l’aide de voyants, de terminal de dialogue ou d’interface homme-machine (IHM) [10].

III.3 Automates programmables industriels :

On définit un automate programmable industriel (API) comme un appareil électronique programmable similaire à un ordinateur destiné à l’automatisation et la commande des processus industriels. Cette action consiste à remplacer tout ou une partie du système auparavant exécuté par l’homme en une série d’ordres donnée à partir de l’A.P.I (partie commande) vers des pré-actionneurs (distributeur, contacteur...etc.). Grâce à une analyse des informations fournies par des capteurs (partie opérative).

La figure (III.2) illustre un exemple de station à base d’automate programmable.

(39)

III.4 Objectifs de l’automatisation :

L’automatisation consiste à « rendre automatique » les opérations qui exigeaient auparavant l’intervention humaine, elle permet de :

Accroître la productivité du système (rentabilité, compétitivité).

Améliorer la qualité du produit.

Améliorer la flexibilité de production.

Adaptation à des contextes particuliers :

Tâches physiques ou intellectuelles pénibles pour l'homme (manipulation de lourdes charges, tâches répétitives parallélisées...etc.).

Augmenter la sécurité.

III.5 Architecture des API :

Les automates programmables peuvent être de type compact ou modulaire :

De type compact : Il intègre le processeur, l’alimentation, les entrées et les sorties. Selon les modèles et les fabricants, il pourra réaliser certaines fonctions supplémentaires (comptage rapide, E/S analogiques …) et recevoir desextensions en nombre limité. Ces automates, de fonctionnement simple sont généralement destinés à la commande de petits automatismes.

Type modulaire : le processeur, l’alimentation, et les interfaces d’entrées/sorties résident dans des unités (modules) et sont fixés sur un ou plusieurs racks contenant le fond de panier.

La structure d’un automate programmable peut se présenter comme suit :

FigureIII.3 :Structure interne d’un API.

Une plate-forme d’automatisme comporte quatre principales parties : Le processeur.

(40)

Une alimentation.

III.6 Sécurité de l’API

Les systèmes automatisés sont, par nature, source de nombreux dangers (tensions utilisées, déplacements mécaniques, jets de matière sous pression ...).

Placé au cœur du système automatisé, l'automate se doit d'être un élément fiable car : Un dysfonctionnement de celui-ci pourrait avoir de graves répercussions sur la sécurité des personnes.

Les coûts de réparation de l'outil de production sont généralement très élevés.

Un arrêt de la production peut avoir de lourdes conséquences sur le plan financier.

Aussi, l'automate fait l'objet de nombreuses dispositions pour assurer la sécurité []:

»Contraintes extérieures :l'automate est conçu pour supporter les différentes contraintes dumonde industriel et a fait l'objet de nombreux tests normalisés (tenue aux vibrations, CEM ...).

»Coupures d'alimentation :l'automate est conçu pour supporter les coupures

d'alimentationet permet, par programme, d'assurer un fonctionnement correct lors de la réalimentation (reprises à froid ou à chaud).

»Mode RUN/STOP :Seul un technicien peut mettre en marche ou arrêter un automate et laremise en marche se fait par une procédure d'initialisation (programmée). En mode RUN, l’API exécute le programme. En mode STOP, l’API ne peut pas exécuter le programme.

»Contrôles cycliques :Procédures d'autocontrôle des mémoires, de l’horloge, de la batterie,des tensions d'alimentation et des entrées / sorties. Enclenchement d'une procédure d'alarme en cas de dépassement du temps de scrutation (réglé par l'utilisateur).

III.7 Choix de l’automate programmable industriel :

Les critères essentiels de choix d’automate programmable industriel sont :

● Disponibilité des outils de développement et facilité d’accès à ces outils

● Prix relativement bas par rapport aux autres fournitures

● La qualité de service âpre- vente

● Les capacités de traitement du processeur (vitesse, données, opérations….)

● Le type et le nombre des entrées/sorties nécessaires.

(41)

III.8 Les automates et la communication :

L'évolution rapide de la technologie électronique et le développement des systèmes automatisés avec des contraintes fonctionnelles (contrôler les paramètres d'une application à distance) et non fonctionnelles (la recherche de la baisse des coûts, temps de mis sur le marché……..)

III.8 Présentation de l’API :

La CTA (central traitement d’air) est équipe d’un API modicom M340 fabrique par Schneider électrique et illustre dans la (figure III.4) c’est un automate modulaire, destiné à des taches d’automatisation moyenne et de haut gamme

III.8.1 Définition :

Les processeurs de plate-forme automatisée Modicon M340 gèrent l'ensemble de la station automate, qui se compose de modules d'entrée/sortie TOR, de modules d’entrée/sortie analogiques, de modules de comptage, de modules experts et de modules de communication.

Ces modules sont répartis sur un ou plusieurs racks raccordés au bus local. Chaque rack doit comporter sa propre alimentation ; le rack principal accueille l'unité centrale

Figure III.4: le schéma suivant présentation une configuration de la station automate

(42)

III.8.2 Tableau des repères :

Le tableau 1 suivant décrit la composition de la station automate ci-dessus 1 Module d'alimentation

2 Processeur BMX P34 2020/20302

3 Module d'entrées TOR BMX DDI 1602 16 ENTREE 4 Module sorties TOR DRA 1605 16 SORTIE

5 Module d'entrées ANALOGIQUE BMX AMI 0810 8 ENTREE 6 Module sorties ANALOGIQUE BMX AMO 0410 4 SORTIE

Tableau III.1 :la composition de la station automate modicom M340 III.8.3Représentation des racks :

Le schéma suivant présente le rack BMX XPB 0400

Figure III.5: racks pour automate modicom M340 III.8.4 :l’unité central CPU BMX P34 2020/2030 :

Caractéristiques principales des processeurs BMX P34 2020/2030 définit sur le tableau

(43)

Caractéristique Disponible

Fonctions Nombre Entrées/sorties TOR 1 024 maximum en rack

d’entrées/sorties Entrées/sorties 256 analogiques en rack

Voies expert 36

Voies Ethernet 3 Bus de terrain AS-i 4 EF de communication 16 simultanée

Nombre USB 1

maximum de Port de liaison Modbus 1 modules série intégré

Port maître CANopen - intégré

Port Ethernet intégré 1 Horodateur sauve gardable Oui Capacité mémoire des données d’application sauve 256 Ko gardables

Structure du Tâche MAST 1

projet Tâche FAST 1

Traitement événementiel 64

Vitesse RAM 100 % booléen 8,1 Kins/ms

d'exécution interne (1)

du code 65 % booléen + 35 % 6,4 Kins/ms

application numérique (1)

Temps 1 instruction booléenne de base 0,12 μs

Tableau III.2 :les caractéristiques

(44)

III.8.5 le module d’alimentation :

Tableau III.3 :alimentation III.

9 Modules d'entrée/sorties analogique :

La API a deux modules d’E/S analogiques : un module d'entrées analogiques 6 voies et

Module d'alimentation BMX CPS 2000

Courant nominal d'entrée à 24 VCC -

Ieff à 48 VCC -

à 115 VCA 0,61 A

à 125 VCC -

à 230 VCA 0,31 A

Courant d'appel I à 24 VCC -

(1) à 48 VCC -

à 115 VCA 30 A

à 125 VCC -

à 230 VCA 60 A

Caractéristique de cou- à 24 VCC -

rant It à 48 VCC -

à 115 VCA 0,03 As

à 125 VCC -

à 230 VCA 0,06 As

Caractéristique de cou- à 24 VCC -

rant I²t à 48 VCC -

à 115 VCA 0,5 A²s

à 125 VCC -

à 230 VCA 2 A²s

(45)

III

.9.1 Modules d'entrée/sorties (TOR) :

Notre API possède 1 module d’entrées logiques [16]. Et un modules de sorties logiques [].

Les entrées reçoivent les signaux en provenance des capteurs et réalisent plusieurs fonctions (acquisition, adaptation, filtrage, protection contre les signaux parasites...etc.).

Les sorties réalisent les fonctions de mémorisation des ordres donnés par le processeur, pour permettre la commande des pré-actionneurs. La figure ci-dessous montre les modules d’E/S.

III.9.2 Identification des entrées / sorties :

D’après l’étude faite sur l’installation de la CTA nous avons identifié les entrée/sortie associées.

Les tableaux suivants donnent la liste et notions symboliques des différents capteurs et actionneurs utilisés avec leur fonction.

A) Les entre Tor :

N° Mnémonique Type input

1 Defatv Variateur (soufflage) %I0.1.0

2 Routeur marche atv Variateur (soufflage) %I0.1.1

3 Fdc ouvert svm Servo moteur %I0.1.2

4 Fdc fermeture svm Servo moteur %I0.1.3

5 Pressostat de débit Capteur %I0.1.4

6 Défaut incendie Capteur %I0.1.5

(46)

7 Filtre 1 Capteur %I0.1.6

8 Filtre2 Capteur %I0.1.7

9 Filtre 3 Capteur %I0.1.8

10 Auto Sélecteur %I0.1.9

Tableau III.4: entrée Tor b) Les sorties Tor :

N° Mnémonique Type Out put

1 Sortie voyant défaut Voynet %Q0.2.0

2 Sortie svm Vanne %Q0.2.1

3 Sortie cmd atv Vanne %Q0.2.2

4 Van vapeur Electrovanne %Q0.2.3

Tableau III.5: les sorties Tor

c) Les entres analogique :

N° Mnémonique Type input

1 Cap temps chaud Vanne chaude %Iw0.3.1

2 Cap temps vroid Vanne vroid %Iw0.3.0

3 Cap humidité Vanne de %Iw0.3.2

humidificateur

4 Sonde de pression

volet air neuf Pressostat %Iw0.3.3

5 Fréquence atv Variateur %Iw0.3.4

(47)

d) Les sorites analogiques :

N° Mnémonique type Out put

1 V3v b chaud vanne %QW0.4.0

2 V3v b froid vanne %QW0.4.0.1

3 Cmd svm repris vanne %QW0.4.1

4 Consigne atv variateur %QW0.4.1.1

Tableau III.7: les sorties analogiques

III.10 Logiciel :

Pour choisir l’outil permettant la programmation de notre interface graphique, la difficulté que nous rencontrons en la matière est multiforme, la plus importante est la diversité des logiciels de programmation. Cependant, nous avons choisis d’utiliser vijeocitect :

 Il permet l’élaboration des interfaces graphiques, la conception des formulaires, la gestion de temps l’accès à une base de données et l’écriture dans les fichiers.

 Le programme de la CTA a été réalisé sous le langage ladder

Demeurent toutefois des questions relatives à l'utilité d'une technique particulière ou d’un logiciel spécifique pour élaborer une application de supervision. Nous pouvons dire qu'aucune technique et qu’aucun outil n’ont plus adaptés que les autres pour résoudre tous les types de problèmes. Néanmoins, cela n'empêche pas certains techniques et outils d'être mieux adaptés

(48)

(49)

Chapitre III Programmations et automatisation d’une CTA

III.11 Unity pro

L’étude du fonctionnement de cta nous a permis de définir ses entrées/sorties et de choisir une station d’automatisation .Dans ce chapitre nous allons procéder à l’avant dernière étape qui consiste de programmée avec Unity Pro. Ceci dit, nous présenterons le logiciel de programmation de l’automate Unity Pro [14].

III.11.1 Le logiciel Unity Pro :

Unity Pro est un atelier logiciel destiné à programmer les automates Télémécanique Modicon M340, Premium, Quantum et Atrium à l'aide des langages de programmation conformes à la norme CEI 61131-3 : langage à blocs fonction (FBD), langage à contacts (LD), diagramme fonctionnel en séquence (SFC), liste d'instructions (IL) et littéral structuré (ST). Nous allons décrire brièvement les blocs d’Unity Pro nécessaires au développement d’une application []

III.11.2Interface utilisateur

L’écran ci-dessous présente l’interface utilisateur d’Unity Pro :

Figure III.6: Interface utilisateur. []

(50)

L’interface utilisateur comporte plusieurs zones

1- Barre de menus, elle permet l’accès à toutes les fonctions.

2-Barre d’outils composé d’icônes, destinée à l’accès aux informations les plus utilisées.

3-Navigateur de projet, il permet de parcourir l’application à partir d’une vue structurelle et / ou d’une vue fonctionnelle.

4-Fenêtres éditeur, elle permet de visualiser simultanément plusieurs éditeurs (éditeur de configuration, éditeurs langage, éditeurs données)

5- Onglets d’accès direct aux fenêtres éditeurs

6- Fenêtre d’information liée à des onglets (erreurs utilisateur, import/export, rechercher/remplacement).

7- Ligne d’état.

III.11.3 Navigateur de projet :

Le navigateur de projet permet d’afficher le contenue d’un projet d’automatisme Modicon M340, Atrium, Premium ou Quantum et de se déplacer dans les différentes composants de l’application (configuration, programmation, variables, communication, blocs fonctions utilisables DFB, blocs fonctions dérivés DDT crées par l’utilisateur).

Figure III.7 :Navigateur de projet [

Configuration materielle Variable complexes

Configuration réseau Table d’animation

Section programme

Ecran d’exploitation

(51)

III.12 Configuration matérielle a) Choix du processeur :

Le choix du processeur est la première étape à réaliser pour créer une application,Pour ce faire il faut :

● Choisir la plate-forme : Modicon M340, Premium ou Quantum.

● Choisir le type du processeur.

FigureIII.8: interface utilisateur

(52)

b) Configuration d’un rack :

Lors de la création d’un projet, un rack par défaut est sélectionné, son adresse est la suivante :

● pour un automate de la famille : Premium/Atrium ou Modicon M340.

● pour un automate de la famille : Quantum.

c)Configuration des modules :

● Modules d’alimentation : Lors de la création d’une application dans une station Modicon M340 ou premium, le module d’alimentation est configuré par défaut. Ce module doit occuper la position la plus à gauche du rack, cette position ne dispose pas d’adresse et il n’y a qu’un seul module d’alimentation par rack.

● Modules d’entrées/sorties et métiers : Le catalogue matériel offre la possibilité de choisir un module et de le faire glisser dans l’un des racks de l’éditeur de bus.

Figure III.9 :Modules d’E/S et métier

(53)

● Module de communication :

En choisissant le module 'communication' dans le 'catalogue matérielle', nous obtenons la liste des modules compatibles avec le processeur utilisé. Un module de communication non compatible ne peut pas être sélectionné.

FigureIII.10:Modules de communications.

(54)

III.13 Choix du langage de programmation :

Dans le navigateur de projet on fait un clic droit sur MAST et on choisit une nouvelle Section on a la possibilité de choisir l’un des cinq langages de programmation :

Figure III.11 :Choix du langag

(55)

●Functionnal block diagram (FBD) : Le langage blocs fonctionnels est un langage graphique construit à base de blocs fonctions associés à des variables ou paramètres et organisés entre eux par des liaisons. Ce langage convient particulièrement bien aux applications de commande de processus (Figure III.12).

Figure III.12 :Exemple d’un schéma FBD.[7]

●Ladder Diagram (LD) :Ladder Diagram ou langage à contacts est un langage graphique. Il permet la transcription des schémas à relais. Il est composé de contacts, fonctions et de bobines reliés à deux barres verticales

●Section LD:

La présente section décrit le langage à contacts (diagramme Ladder).

La structure d’une section LD correspond à un rung pour des montages à relais.

Sur le côté gauche de l’éditeur LD, se trouve la barre d'alimentation gauche qui correspond à la phase (conducteur L) d’un rung. Le système ne "traite" lors de la programmation LD, que les objets LD qui sont branchés sur l’alimentation, celle de gauche. La barre d'alimentation droite correspond au conducteur neutre. Toutes les bobines et sorties FFB sont reliées directement ou indirectement, ce qui permet d’établir un flux de courant.

Un groupe d'objets reliés les uns aux autres et ne présentant aucune liaison vers d'autres objets (à l'exception de la barre d'alimentation) est appelé réseau ou rung.

(56)

Les objets du langage LD offrent des aides permettant de structurer une section en un ensemble de :

*Contacts.

*Bobine.

*EF et EFB (fonctions élémentaires et blocs fonction élémentaires)

*DFB (bloc fonction dérivé).

*Bloc d’opération et de comparaison.

Ces objets peuvent être liés les uns aux autres par

*Des liaisons OU /ET.

*Des paramètres réels (FFB uniquement).

La figure suivant (3.18) représente section LD sans et avec simulation :

(57)

Chapitre III Programmations et automatisation d’une CTA Exemple sur section ld: la structure d’une section LD correspond sur un exemple de

Incendie Quand il serait activer le volet de air neuf est et repris sont ferme

Figure III.14:section ld III.14 Programmation de CTA :

Défaut générale: pour avoir un défaut général on doit passer par trois étapes

1ere étape : Défaut de serveur-moteur : le déclenchement est possible si il ya une discordance de servomoteur

2eme étape : Défaut d’ATV (variateur de vitesse) : pour avoir un défaut de variateur de vitesse la valeur la pression doit être inférieure ou supérieur à 12 m²/h.

3eme étape : Défaut incendie : pour avoir un défaut incendie la température doit être

Supérieur ou égale à 30°C. Lors de cette étape les vols de l’air neuf et l’air repris ce ferme automatiquement.

Remarque: un seul des trois défauts peut faire un déclenchement général. (Figure III.15)

(58)

Figure III.15 :les défauts généraux de CTA

Défaut filtre: pour la détection de présence de poussier une alarme est installée pour les trois détecteurs (figureIII.16)

(59)

Figure III.16Défaut filtre

Humidifications: pour l’humidification un détecteur est installé à chaque dépassement de la valeur de 80%, la vanne de vaporisation est ouverte automatiquement.(Figure III.17)

Figure III.17 :Humidification

Durée marche variateur: La durée de marche du variateur est de 6 mois (180 jours) Fonctionnelle, donc de marche actifs.(Figure III.18)

(60)

Les vannes chaudes et froides : les deux blocs PID sont responsables de la régularisation de l’ouverture des vannes chaude et froid, pour avoir une température 22°C.(FigureIII.19)

Figure III.19: La vanne chaude et froide

Les organigrammes que nous présenterons par la suite sont une interprétation simplifiée de programmes FBD et LD que nous avons développés.

III.15 Organigramme de la séquence de démarrage et d’arrêt des CTA Les séquences de La mise en marche des CTA sont :

● Ouverture des volets de registres de la CTA

● Démarrage des ventilateurs de soufflage de la CTA après l’ouverture complète des volets ;

 Démarrage de la régulation de température, d’humidité et de pression.

La séquence d’arrêt de la CTA est déclenchée en cas d’alarme

 Arrêt des variateurs de vitesse de la CTA

 Fermeture des volets de la CTA

 Arrêt de la régulation.

La figure ci-dessus montre la séquence d’arrêt de la CTA.

Les organigrammes que nous présenterons par la suite sont une interprétation simplifiée des programmes FBD et LD que nous avons développés

(61)

Figure III.20:organisation de la séquence d’arrêt des CTA